[發明專利]基于兩步在線檢測和補償技術的自由曲面加工方法和裝置

有效

• 申請號: 201711078560.9
• 申請日: 2017-11-06
• 公開（公告）號: CN107824813B
• 公開（公告）日: 2019-10-01
• 發明（設計）人: 王占山;沈正祥;余俊;王曉強
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: B23B25/06
• 分類號: B23B25/06
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 翁惠瑜

1.一種基于兩步在線檢測和補償技術的自由曲面加工方法，其特征在于，包括：

初始加工步驟，按設計路徑對加工工件進行初始加工，獲得設計自由曲面；

一次檢測步驟，同步檢測所述設計自由曲面的面形誤差和旋轉方位角度；

一次修正步驟，基于所述面形誤差和旋轉方位角度對所述設計路徑進行修正，獲得一次修正加工路徑；

一次補償步驟，基于所述一次修正加工路徑對所述設計自由曲面進行一次補償加工，獲得一次補償自由曲面；

二次檢測步驟，對所述一次補償自由曲面進行過中心點的徑向檢測；

二次修正步驟，基于徑向檢測數據對所述一次修正加工路徑進行修正，獲得二次修正加工路徑；

二次補償步驟，基于所述二次修正加工路徑對所述一次補償自由曲面進行二次補償加工。

2.根據權利要求1所述的基于兩步在線檢測和補償技術的自由曲面加工方法，其特征在于，所述設計自由曲面的口徑尺寸大等于100mm。

3.根據權利要求1所述的基于兩步在線檢測和補償技術的自由曲面加工方法，其特征在于，所述一次修正步驟中，根據面形誤差和旋轉方位角度計算設計自由曲面面形誤差的真實坐標點，將設計路徑坐標點的Z軸坐標減去對應的面形誤差的真實坐標點，獲得一次修正加工路徑。

4.根據權利要求1所述的基于兩步在線檢測和補償技術的自由曲面加工方法，其特征在于，所述二次修正步驟中，根據徑向檢測數據計算一次補償自由曲面徑向面形輪廓的真實坐標點，將一次修正加工路徑坐標點的Z軸坐標減去對應的面形誤差的真實坐標點，獲得二次修正加工路徑。

5.根據權利要求1所述的基于兩步在線檢測和補償技術的自由曲面加工方法，其特征在于，所述二次檢測步驟過程中，相對環境濕度的波動小于2％。

6.根據權利要求1所述的基于兩步在線檢測和補償技術的自由曲面加工方法，其特征在于，該方法基于一自由曲面加工裝置實現，所述自由曲面加工裝置包括車削車床、第一光學探針(7)、第二光學探針(9)和控制器，所述車削車床包括設置有車床主軸(4)的主軸平臺(3)和設置有加工刀具(2)的刀具平臺(1)，所述車床主軸(4)上連接有用于固定加工工件(6)的真空吸盤(5)，所述第一光學探針(7)設置于刀具平臺(1)上，所述第二光學探針(9)設置于主軸平臺(3)上，所述控制器分別連接第一光學探針(7)和第二光學探針(9)，所述自由曲面加工方法實現時，第一光學探針(7)與車床主軸(4)的旋轉軸中心一致，且第一光學探針(7)的高度與加工刀具(2)的高度相同，所述第二光學探針(9)與真空吸盤(5)側壁的角度標志位(8)相對應。

7.根據權利要求6所述的基于兩步在線檢測和補償技術的自由曲面加工方法，其特征在于，所述第一光學探針(7)通過斜平面對中心方法調節至與車床主軸(4)的旋轉軸中心一致。

8.根據權利要求6所述的基于兩步在線檢測和補償技術的自由曲面加工方法，其特征在于，進行面形誤差檢測時，所述第一光學探針(7)根據設計路徑進行變速運動。

9.根據權利要求6所述的基于兩步在線檢測和補償技術的自由曲面加工方法，其特征在于，進行旋轉方位角度檢測過程中，所述第二光學探針(9)與真空吸盤(5)的相對距離保持不變。

10.根據權利要求6所述的基于兩步在線檢測和補償技術的自由曲面加工方法，其特征在于，進行徑向檢測時，所述第一光學探針(7)從自由曲面中心沿著徑向進行一次掃描，獲得一條掃描線上的徑向檢測數據。